Помідори Новий урожай вперше завдяки редагуванню геному
Вчені з Бразилії, США та Німеччини вперше створили нову культивовану рослину з дикої рослини - прабатька нашого сьогоднішнього помідора - використовуючи сучасний процес редагування геному.
4 жовтня 2018 р. - 11:50 ранку від Dr. Крістіна Хаймкен
Новий культивований томат (праворуч) має різні характеристики одомашнення, що відрізняє його від дикої рослини (ліворуч). Зображення: Агустін Зегьон/Природні біотехнології.
Такі культури, як пшениця та кукурудза є Пройдіть тисячоліття селекційного процесу. Роблячи це, люди поступово змінювали властивості дикорослих рослин, щоб пристосувати їх до своїх потреб. Одним з мотивів було і є більший урожай. Коли "Побічний ефект" розведення призвело до а зменшення генетичного різноманіття і втрата інших корисних властивостей. Про це, серед іншого, свідчить підвищена сприйнятливість до хвороб, поганий смак та знижений вміст вітамінів та поживних речовин у сучасних сортах. Вчені з Бразилії, США та Німеччини зараз вперше створили нову культивовану рослину з дикої рослини протягом покоління за допомогою CRISPR-Cas9, сучасного процесу редагування геному: починаючи з "дикого помідора", вони одночасно створили різні корисні характеристики рослин не втрачаючи цінні генетичні властивості дикої рослини. Результати опубліковані в поточному номері журналу "Nature Biotechnology".
"Новий метод дозволяє нам починати з нуля і починати процес приручення спочатку", - каже біолог проф. Йорг Кудла з Вестфальського університету Вільгельма в Мюнстері, який разом зі своєю командою бере участь у дослідженні. «Ми можемо використати всі знання про генетику рослин та одомашнення, накопичені дослідниками за останні десятиліття. Ми можемо зберегти генетичний потенціал та особливо цінні властивості дикорослих рослин, водночас генеруючи бажані характеристики сучасних культур у найкоротші терміни ». Дослідники вклали в свої дослідження близько трьох років праці.
вчений вибрав як Стартовий завод для вашого новаторського проекту дика природа Помідор солан пімпінеліфоліум із Південної Америки, предки культивованих сьогодні помідорів. Дика рослина має лише плоди розміром з горошину і має низький урожай - дві властивості, що роблять її непридатною як культивована рослина. З іншого боку, плоди більш ароматні, ніж сучасні помідори, які втратили смак через вирощування. Дикі плоди також містять більше лікопіну. Цей так званий виловлювач радикалів, технічно антиоксидант, вважається здоровим і є бажаним інгредієнтом на цьому тлі.
Вчені модифікували дикі рослини за допомогою “Multiplex-CRISPR-Cas9” так, що дочірні рослини мали незначні генетичні зміни в шести генах. Ці надзвичайно важливі гени були визнані дослідженнями протягом останніх кількох років і вважаються генетичними ключами до характеристик одомашнених помідорів. Зокрема, вчені створили такі зміни порівняно з диким помідором: Плоди втричі більші за плоди дикої рослини, що відповідає розміру коктейльного помідора. Кількість плодів удесятеро, а форма їх більш овальна, ніж у круглих диких плодів. Ця властивість популярна, оскільки овальні плоди рідше розриваються під час дощу, ніж їх круглі родичі. Рослини також мають більш компактну звичку.
A ще одна важлива нова функція: The Вміст лікопіну на новому вирощений помідор більше ніж удвічі вище, ніж у диких батьківських видів, і навіть більш ніж у п'ять разів вище, ніж у звичайні коктейльні помідори. «Це дуже рішуче нововведення, якого неможливо досягти за допомогою звичайних культивованих томатів шляхом розведення. Лікопен може допомогти запобігти раку та серцево-судинним захворюванням. З точки зору здоров’я, створений нами помідор, мабуть, має додаткову цінність порівняно із звичайними вирощуваними помідорами та іншими овочами, які містять лише лікопен у дуже обмежених кількостях », - підкреслює Йорг Кудла. Поки що селекціонери марно намагалися знову збільшити вміст лікопену в культивованих томатах. У випадках, коли це вдалося, це відбулося за рахунок вмісту бета-каротину, який також має клітинну захисну дію і тому є цінним інгредієнтом.
Йорг Кудла резюмує дилему сучасної селекції: «Сьогодні корисні рослини були створені завдяки селекції - з усіма їх перевагами та недоліками. Багато властивостей, таких як стійкість, були втрачені, і їх можна було повернути - якщо взагалі - лише шляхом копіткого зворотного схрещування з дикою рослиною протягом десятиліть. Оскільки риси, які визначаються взаємодією численних генів, не можуть бути відновлені за допомогою класичного розведення. Одомашнення багато в чому нагадує вулицю з одностороннім рухом. За допомогою сучасного редагування геному ми можемо скористатися перевагами дикої рослини та вирішити цю проблему розмноження. Коротше: молекулярне `` одомашнення de novo '' приховує величезний потенціал - також до для створення нових бажаних властивостей.«Крім того, тепер можна буде, наприклад, перетворити рослини, які є дуже здоровими, але ще не використовувались або використовувались людиною в дуже обмеженій мірі, шляхом цілеспрямованого збільшення їх плодів або поліпшення інших характеристик одомашнення в абсолютно нові корисні рослини.
До методу: The Вчені застосували метод CRISPR-Cas9, навколо Гени в Solanum pimpinellifolium рослина помідорів через т. зв Цільова інактивуюча втрата функції мутацій. З рослин, генетично модифікованих таким чином, вони відібрали відповідні материнські рослини після їх вирощування. Дослідники перевірили свої дочірні рослини на видимі ззовні характеристики та проаналізували їх властивості. У дослідженні взяли участь вчені з Федерального університету Вісози та Університету Сан-Паулу (Бразилія), Університету Міннесоти (США) та Вестфальського університету Вільгельма в Мюнстері (Німеччина). Робота була фінансово підтримана Федеральним міністерством освіти та досліджень, а з бразильської сторони - агенцією фінансування вищої освіти CAPES, Національною науковою радою CNPq та дослідницькою організацією FAPESP. (Джерело: Westfälische Wilhelms-Universität Münster)